PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I

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1 PROCESSOS QUÍMICOS INDUSTRIAIS I INDÚSTRIAS DE CLORO-ÁLCALIS LCALIS INTRODUÇÃO INDÚSTRIAS DE CLORO-ÁLCALIS: LCALIS: Na 2 CO 3 SODA CÁUSTICA C NaOH CLORO Essas substâncias estão entre as mais importantes das indústrias químicas pesadas. Essas substâncias estão próximas do ácido sulfúrico e da amônia quanto ao montante do consumo. 1

2 INTRODUÇÃO Substâncias usadas na produção de diversos outros produtos: Sabões e detergentes Fibras Plásticos Vidros Substâncias petroquímicas Polpa de madeira e papel Fertilizantes Explosivos Solventes... Sólido leve, moderadamente solúvel em água, contendo em geral, cerca de 99% de Na 2 CO 3. Principais utilizações: Vidro Sabão e detergentes Polpa de papel Tratamento de água Metais não ferrosos 2

3 O processo antigo de produção de barrilha, denominado LeBlanc,, foi desenvolvido em Baseava-se na calcinação do sulfato de sódio s com carvão e calcário num forno rotatório, rio, seguido pela lixiviação do produto pela água. Ocorria a hidrólise dos sulfetos, que eram convertidos a carbonato pelo tratamento com dióxido de carbono dos fornos de calcinação. No processo LeBlanc ocorrem as seguintes reações químicas: Reação do sal comum com o ácido sulfúrico: 2NaCl + H 2 SO 4 Na 2 SO HCl Reação de calcinação do Na 2 SO 4 com calcário e carvão: Na 2 SO 4 + CaCO 3 + 2C Na 2 CO 3 + CaS + 2CO 2 Em 1861, Ernest Solvay,, químico belga, desenvolveu o processo amônia-soda. O processo Solvay só substituiu completamente o processo LeBlanc por volta de Utilizou como matérias primas, o cloreto de sódios (sal comum), o amoníaco aco e o carbonato de cálcioc (pedra calcária), conseguindo tornar mais barata a obtenção do sal e eliminar alguns dos problemas que apresentava o método m Leblanc. Trona é um mineral composto de carbonato e bicarbonato de sódio hidratado (Na 3 HCO 3 CO 3 2H 2 O). É extraido como fonte primária ria para a obtenção do carbonato de sódios nos Estados Unidos,, substituindo Processo Solvay usado no resto do mundo para a produção do carbonato de sódio. s 3

4 MATÉRIAS RIAS-PRIMAS: Sal usado na forma de salmoura natural ou artificial, saturada Calcário deve ter pequena quantidade de impurezas, principalmente sílica, s britado a um tamanho entre 10 e 20 cm Coque calcina o calcário e fornece CO 2 Amônia reagente cíclico c clico no processo participa das reações e é recuperada, sendo pequena a quantidade perdida. REAÇÕES: CaCO 3 CaO + CO 2 C (amorfo) CO 2 CaO + H 2 O Ca(OH) 2 NH 3 + H 2 O NH 4 OH 2NH 4 OH + CO 2 (NH 4 ) 2 CO 3 + H 2 O (NH 4 ) 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2NH 4 HCO 3 NH 4 HCO 3 + NaCl NH 4 Cl + NaHCO 3 2NaHCO 3 Na 2 CO 3 + CO 2 + H 2 O 2NH 4 Cl + Ca(OH) 2 2NH 3 + CaCl 2 + 2H 2 O 4

5 REAÇÃO GLOBAL: CaCO 3 + NaCl Na 2 CO 3 + CaCl 2 5

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7 BICARBONATO DE SÓDIOS NaHCO 3 ::: bicarbonato de sódio s ou carbonato ácido de sódio s ou carbonato de hidrogênio e sódio Não se obtém m a partir do bicarbonato de sódio separado nos filtros do processo Solvay porque: Difícil de secar Perda da amônia presente Odor devido a traços de amônia Outras impurezas Utilização: fabricação de água carbonatada, artigos de couro, extintores de incêndio, manufatura de levedura em pó. p BICARBONATO DE SÓDIOS Prepara-se uma solução saturada de barrilha, que é introduzida no topo de uma coluna semelhante à torre de carbonatação da fabricação da barrilha. Na base da torre injeta-se CO 2 comprimido e a temperatura é mantida em torno de 40ºC. A suspensão de bicarbonato que se forma é removida pela base da torre, filtrada e lavada num filtro a tambor rotativo. Depois da centrifugação, o material é seco numa esteira transportadora contínua, nua, a 70ºC. O bicarbonato obtido por esse processo tem uma pureza de 99,9%. 7

8 CLORO E SODA CÁUSTICAC Cloro e Soda Cáustica C são preparados por métodos eletrolíticos, ticos, usando-se se cloretos fundidos ou soluções aquosas de cloretos de metais alcalinos. Na eletrólise lise das salmouras, o cloro é produzido no anodo e o hidrogênio, juntamente com o hidróxido de sódio s ou de potássio, no catodo. Diversos modelos de cubas eletrolíticas ticas foram idealizados, mas são variações de dois tipos: diafragma ou com eletrodo intermediário rio de mercúrio. rio. CLORO E SODA CÁUSTICAC REAÇÃO: NaCl + H 2 O NaOH + ½H 2 + ½Cl 2 8

9 CLORO E SODA CÁUSTICAC CLORO E SODA CÁUSTICAC 9